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Biomatériaux
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Acide polylactique-co-glycolique
Le PLGA, le PLG ou le poly(acide lactique- co- glycolique) est un copolymère qui est utilisé dans une multitude de dispositifs thérapeutiques approuvés par la Food and Drug Administration (FDA), en raison de sa biodégradabilité et de sa biocompatibilité. Le PLGA est synthétisé par co-polymérisation par ouverture de cycle de deux monomères différents, les dimères cycliques (1,4-dioxane-2,5-diones) de l'acide glycolique et de l'acide lactique. Les polymères peuvent être synthétisés sous forme de copolymères aléatoires ou séquencés conférant ainsi des propriétés de polymère supplémentaires. Les catalyseurs couramment utilisés dans la préparation de ce polymère comprennent le 2-éthylhexanoate d'étain (II), les alcoolates d'étain (II) ou l'isopropoxyde d'aluminium. Au cours de la polymérisation, des unités monomères successives (d'acide glycolique ou lactique) sont liées entre elles dans du PLGA par des liaisons ester, donnant ainsi un polyester aliphatique linéaire comme produit.
Selon le rapport du lactide au glycolide utilisé pour la polymérisation, différentes formes de PLGA peuvent être obtenues : celles-ci sont généralement identifiées en fonction du rapport molaire des monomères utilisés (par exemple PLGA 75:25 identifie un copolymère dont la composition est à 75 % lactique acide et 25 % d'acide glycolique). La cristallinité des PLGA variera de complètement amorphe à entièrement cristalline en fonction de la structure du bloc et du rapport molaire. Les PLGA présentent généralement une température de transition vitreuse dans la plage de 40 à 60°C. Le PLGA peut être dissous par une large gamme de solvants, selon la composition. Les polymères à plus haute teneur en lactide peuvent être dissous à l'aide de solvants chlorés, tandis que les matières à teneur en glycolide plus élevée nécessiteront l'utilisation de solvants fluorés tels que HFIP.
Le PLGA se dégrade par hydrolyse de ses liaisons esters en présence d' eau. Il a été démontré que le temps nécessaire à la dégradation du PLGA est lié au rapport des monomères utilisés dans la production : plus la teneur en unités glycolides est élevée, plus le temps nécessaire à la dégradation est faible par rapport aux matériaux à prédominance lactide. Une exception à cette règle est le copolymère avec un rapport 50/50 monomères qui présente la dégradation la plus rapide (environ deux mois). De plus, les polymères dont l'extrémité est coiffée d'esters (par opposition à l' acide carboxylique libre) présentent des demi-vies de dégradation plus longues. Cette flexibilité dans la dégradation l'a rendu pratique pour la fabrication de nombreux dispositifs médicaux , tels que les greffes, les sutures, les implants, les dispositifs prothétiques, les films d'étanchéité chirurgicaux, les micro et nanoparticules.
Le PLGA subit une hydrolyse dans le corps pour produire les monomères d'origine : l'acide lactique et l'acide glycolique. Ces deux monomères, dans des conditions physiologiques normales, sont des sous-produits de diverses voies métaboliques dans le corps. L'acide lactique est métabolisé dans le cycle de l'acide tricarboxylique et éliminé via le dioxyde de carbone et l' eau. L'acide glycolique est métabolisé de la même manière et également excrété par les reins. Puisque le corps peut métaboliser les deux monomères, il y a une toxicité systémique minimale associée à l'utilisation de PLGA pour des applications de biomatériaux. Cependant, il a été signalé que la dégradation acide du PLGA réduit le pH local suffisamment bas pour créer un environnement autocatalytique. Il a été démontré que le pH à l'intérieur d'une microsphère peut devenir aussi acide que pH. (Wikipedia)
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Adhésifs biologiques
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Alcénones
Les alcénones (ou alkénones) sont des composés organiques (cétones) très résistants (et fossilisables) produits depuis des millions d'années par des algues phytoplanctoniques de la classe des Prymnesiophyceae. Leur rôle biologique exact dans la cellule reste débattu.
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Bambous et constituants
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Bananier et constituants
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Biocompatibilité
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Biofibres
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Biomasse
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Biomatériaux -- Aspects de l'environnement
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Biomatériaux -- Propriétés mécaniques
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Biomatériaux -- Teneur en carbone
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Bioplastiques
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Biopolymères
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Biotechnologie
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Bois
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Cachemire
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Chanvre et constituants
Le chanvre ou chanvrier (Cannabis sativa L.) est la seule espèce du genre botanique Cannabis. Ce terme latin est souvent utilisé aussi comme nom vernaculaire pour distinguer les variétés de chanvre cultivé à usage industriel des variétés de cannabis à usage récréatif ou médical. C'est une espèce de plante annuelle, de la famille des Cannabaceae. La graine de chanvre s'appelle le chènevis.
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Chitine
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Chitooligosaccharide
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Chitosane
Le chitosane ou chitosan est un polyoside composé de la distribution aléatoire de D-glucosamine liée en ß-(1-4) (unité désacétylée) et de N-acétyl-D-glucosamine (unité acétylée). Il est produit par désacétylation chimique (en milieu alcalin) ou enzymatique de la chitine, le composant de l'exosquelette des arthropodes (crustacés) ou de l'endosquelette des céphalopodes (calmars...) ou encore de la paroi des champignons. Cette matière première est déminéralisée par traitement à l'acide chlorhydrique, puis déprotéinée en présence de soude ou de potasse et enfin décolorée grâce à un agent oxydant. Le degré d'acétylation (DA) est le pourcentage d'unités acétylées par rapport au nombre d'unités totales, il peut être déterminé par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IR-TF) ou par un titrage par une base forte. La frontière entre chitosane et chitine correspond à un DA de 50 % : en deçà le composé est nommé chitosane, au-delà, chitine. Le chitosane est soluble en milieu acide contrairement à la chitine qui est insoluble. Il est important de faire la distinction entre le degré d'acétylation (DA) et le degré de déacétylation (DD). L'un étant l'inverse de l'autre c'est-à-dire que du chitosane ayant un DD de 85 %, possède 15 % de groupements acétyles et 85 % de groupements amines sur ses chaînes.
Le chitosane est biodégradable et biocompatible (notamment hémocompatible). Il est également bactériostatique et fongistatique.
Le chitosane est également utilisé pour le traitement des eaux usées par filtration ainsi que dans divers domaines comme la cosmétique, la diététique et la médecine.
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Cire de candellila
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Cire de carnauba
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Collagène
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Farines végétales
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Fibre d'asclépiade
Les asclépiades, du genre Asclepias, plantes herbacées vivaces dicotylédones regroupent plus de 140 espèces inventoriées. Appartenant à la famille des Asclépiadacées selon la classification classique, elles sont maintenant réunies dans une sous-famille des Apocynacées, les Asclepiadoideae, selon la classification phylogénétique.
Carl von Linné nomma le genre d’après le dieu grec de la médecine Asclépios, cette plante possédant de nombreuses vertus en phytothérapie.
Elles représentent des plantes très importantes d'un point de vue écologique, fournissant du nectar à de nombreuses espèces de pollinisateurs, tout en étant la plante hôte de certains insectes comme le papillon monarque (Danaus plexippus).
Les espèces du genre asclépias produisent des cosses. Ces cosses contiennent des filaments mous connus sous le nom de soies, chacune d'entre elles étant rattachée à une graine. Lorsque la cosse mûrit, elle s'ouvre et les graines sont disséminées par anémochorie.
Les asclépiades produisent du latex, un liquide laiteux toxique composé d'une grande diversité de molécules, dont des alcaloïdes et des terpènes.
Utilisation : Dans le passé, la teneur élevée en dextrose du nectar de ces plantes était une source d'édulcorants pour les indigènes d'Amérique et les voyageurs. Le latex des asclépiades contient du caoutchouc (entre 1 et 2 %) utilisé comme ressource naturelle par les Alliés pendant la 2e guerre mondiale pour la confection de gilets de sauvetage. Depuis cette plante est identifiée comme espèce en difficulté du fait de l'effet combiné de l'urbanisation et de la pollution.
Mise en culture commercialement depuis 2012 principalement au Québec, l’asclépiade aussi connu sous l'appellation "soie" ou "soyer" en reprenant un terme utilisé par le naturaliste Charles Sigisbert Sonnini qui l'avait importé en France comme plante exotique à fibre soyeuse à incorporer dans les tissus. Le soyer du Québec [archive] est issu de la variété d’asclépiade commune (Asclepias syriaca) cultivée principalement dans la vallée du fleuve St-Laurent au Canada.
Une industrie vouée à sa transformation s'est constituée depuis 2015. On utilise la soie pour la confection d'isolant thermique, d'isolant acoustique ou d'absorbants pétroliers.
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Fibres d'alfa
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Fibres d'herbe à serpents
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Fibres de bambous
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Fibres de banane
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Fibres de chanvre
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Fibres de coco
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Fibres de Miscanthus
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Fibres de palmes
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Fibres de phloème
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Fibres de ramie
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Fibres de silphie
Du nom latin Silphium perfoliatum, la silphie est une plante de la famille des Astéracées.la Silphie est originaire de régions tempérées d'Amérique du Nord et est aujourd'hui répandue avant tout dans les états de l'est des Etats-Unis ainsi qu'au Canada et elle est désormais cultivée aussi en France.
La floraison s'étale de mi-juillet à fin septembre. Les fleurs sont jaune et d'une taille comprise entre 6 et 8 cm en moyenne.
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Fibres de sisal
Le sisal (Agave sisalana) est une plante de la famille des Agavaceae originaire de l'est du Mexique où on la trouve également sous l'appellation de henequén. Sisal est également le nom de la fibre extraite des feuilles de cette plante. Très résistante, cette fibre sert à la fabrication de cordage, de tissus grossiers et de tapis.
Le sisal est utilisé dans la filière bois pour tous les produits liés destinés au bois énergie et à la trituration (papeterie, panneau de particules). Leur stockage est de courte durée (le sisal est peu durable) et cette fibre végétale peut être mélangée au bois (ne pollue pas la matière comme une fibre synthétique).
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Fibres de soja
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Fibres de typha
Les massettes ou Typha sont des plantes monocotylédones, également appelées quenouilles, typiques des bords des eaux calmes, des fossés, des lacs, des marais et plus généralement dans les milieux humides. Elles poussent en colonies denses dans les roselières, formant, lorsque cette formation végétale n'est formée que de massettes, une typhaie. Typha est l'un des deux ou trois genres de la famille des Typhacées.
Elles ont une large aire de répartition des régions tempérées et tropicales. L'espèce la plus répandue est Typha latifolia qu'on trouve dans les régions tempérées de l'hémisphère nord. Typha angustifolia est quant à elle tout aussi répandue, bien qu'elle s'avance moins au nord. On trouve Typha domingensis plutôt au sud, elle s'étend des États-Unis jusqu'en Amérique du Sud. On la trouve également à l'état indigène en Nouvelle-Calédonie. Typha laxmannii, Typha minima et Typha shuttleworthii sont confinées à l'Asie et à quelques régions du sud de l'Europe. On trouve également Typha domingensis sur les bords du fleuve Sénégal (entre la Mauritanie et le Sénégal).
- Noms vernaculaires : Sesca / Sesque est le nom gascon des massettes, en concurrence avec l'Iris des marais. Des toponymes sont formés à partir de ce mot, cf. les communes françaises de Cescau (Ariège et Pyrénées-Atlantiques). On désigne aussi ces plantes sous le nom de quenouilles, notamment au Québec où le nom « massette » est inconnu.
La massette est parfois appelée à tort "roseau".
- Description : Les massettes sont des plantes de milieux humides qui possèdent un rhizome et des tiges uniques, non rameuses, persistant longtemps. Leurs très longues feuilles glauques partant en touffe de la base (feuilles engainantes), renferment une moelle blanche comestible. Elles ont une inflorescence terminale typique au bout d'une tige florifère : épi floral dense et en forme de quenouille, dans laquelle les fleurs femelles et mâles sont clairement séparées (monoécie ou diécie). L'inflorescence des espèces monoïques figure deux épis contigus ou séparés par un intervalle : au-dessus l'inflorescence mâle plus claire, caduque, composée d'étamines et de poils blanchâtres ; au-dessous l'épi longuement cylindrique des fleurs femelles, composé de très nombreuses graines duveteuses. Les fruits sont des petits akènes plumeux.
Elles peuvent former des peuplements monospécifiques et devenir invasives pour différents milieux naturels, ou être associées à des roseaux, l'iris des marais ou la Patience d'eau avec qui elles bordent canaux et fossés
Les massettes sont comestibles : le rhizome charnu cru (salade, confit dans le vinaigre) ou cuit après avoir été pelé, était jadis employé contre le scorbut et, distillé, pour aromatiser une eau-de-vie. Les très jeunes pousses, la base des feuilles, l'inflorescence femelle avant maturité, sont également consommées crues, cuites à la vapeur ou grillées, de même que le pollen des fleurs mâles, les graines (mais elles sont petites et couvertes d'un duvet)On peut extraire des feuilles des fibres utilisables pour la fabrication de textile ou de papier. (Wikipedia)
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Fibres libériennes
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Fibres naturelles
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Fibres végétales
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Gaïalène
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Isosorbide
L’isosorbide est un composé hétérocyclique obtenu à partir de la double réaction de déshydratation du sorbitol, lui-même issu de la réaction d’hydrogénation du glucose.
L’isosorbide est un diol issu des agro-ressources, non toxique, biodégradable et stable thermiquement.
L’isosorbide est un monomère qui peut être inséré dans des chaînes macromoléculaires de type polymères (polycarbonates, polyuréthanes, polyesters…). Il est également utilisé pour la synthèse de dérivés tels que les diesters, diéthers, dinitrates…
L’isosorbide est considéré comme synthon donnant accès à une nouvelle plateforme chimique d’intérêt puisqu’il est issu du végétal et permet d’obtenir de nombreux dérivés aux propriétés égales voire supérieures à leurs homologues de la pétrochimie.
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Laine
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Laine brute
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Matériaux
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Noix de palme et constituants
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Ortie et constituants
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Parylène
Le parylène est un film polymère biocompatible qui se dépose sous vide après évaporation et transformation de son précurseur. Cet article passe en revue la structure du motif du polymère qui constitue le parylène et qui explique comment son procédé de mise en œuvre unique est possible. Les propriétés de conformité et d'uniformité, d'isolation électrique et de barrière chimique, découlant de sa structure et de son procédé de mise en œuvre sont présentées. Ses propriétés optiques et de surface sont aussi exposées ainsi que les différents types de parylène. En effet, en modifiant le motif du polymère de parylène, les propriétés macroscopiques du revêtement s'en trouveront changées.
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Peinture biosourcée
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Polydioxanone
Chimiquement, le polydioxanone est un polymère de multiples motifs éther - ester répétés. Il est obtenu par polymérisation par ouverture de cycle du monomère p- dioxanone. Le processus nécessite de la chaleur et un catalyseur organométallique comme l'acétylacétone de zirconium ou le L-lactate de zinc. Il se caractérise par une température de transition vitreuse comprise entre -10 et 0 ° C et une cristallinité d'environ 55 %. Pour la production de sutures, le polydioxanone est généralement extrudé en fibres, cependant il faut prendre soin de traiter le polymère à la température la plus basse possible, afin d'éviter sa dépolymérisation spontanée en monomère. Le groupe oxygène éther dans le squelette de la chaîne polymère est responsable de sa flexibilité.
Le polydioxanone est utilisé pour des applications biomédicales , en particulier dans la préparation de sutures chirurgicales. D'autres applications biomédicales comprennent l'orthopédie, la chirurgie maxillo-faciale, la chirurgie plastique, l'administration de médicaments, les applications cardiovasculaires et l'ingénierie tissulaire.
Il est dégradé par hydrolyse et les produits finaux sont principalement excrétés dans l'urine, le reste étant éliminé par voie digestive ou exhalé sous forme de CO2 . Le biomatériau est complètement réabsorbé en 6 mois et ne peut être vu qu'un tissu de réaction de corps étranger minimal à proximité de l'implant. Les matériaux en PDS peuvent être stérilisés avec de l'oxyde d'éthylène. (Wikipedia)
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Polyhydroxyalcanoates
Les polyhydroxyalcanoates ou PHAs sont des polyesters biodégradables produits naturellement par fermentation bactérienne de sucres ou lipides. Ils sont produits par les bactéries en tant que stockage de carbone et d'énergie. Le terme polyhydroxyalcanoate regroupe plus de 150 monomères différents qui conduisent à des propriétés parfois très différentes. Ces polymères peuvent ainsi présenter des propriétés thermoplastiques ou d'élastomères avec des points de fusion allant de 40 à 180°C.
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Polylactide-co-glycolique
Le PLGA, le PLG ou l'acide poly(lactique- co -glycolique) (CAS : 26780-50-7) est un copolymère utilisé dans une multitude de dispositifs thérapeutiques approuvés par la Food and Drug Administration (FDA), en raison de sa biodégradabilité et de sa biocompatibilité.
Le PLGA est synthétisé par copolymérisation par ouverture de cycle de deux monomères différents , les dimères cycliques (1,4-dioxane-2,5-diones) de l'acide glycolique et de l'acide lactique . Les polymères peuvent être synthétisés sous forme de copolymères statistiques ou séquencés, conférant ainsi des propriétés polymères supplémentaires. Les catalyseurs courants utilisés dans la préparation de ce polymère comprennent le 2-éthylhexanoate d'étain (II) , les alcoolates d'étain (II) ou l'isopropoxyde d'aluminium . Pendant la polymérisation, des unités monomères successives (d'acide glycolique ou lactique) sont liées entre elles dans le PLGA par des liaisons ester, donnant ainsi un polyester aliphatique linéaire comme produit. (Wikipedia)
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Polylactique, Acide
L'acide polylactique (anglais : polylactic acid, abrégé en PLA) est un polymère entièrement biodégradable utilisé dans l'alimentation pour l'emballage des œufs et plus récemment pour remplacer les sacs et cabas en plastiques jusqu'ici distribués dans les commerces. Il est utilisé également en chirurgie où les sutures sont réalisées avec des polymères biodégradables qui sont décomposés par réaction avec l’eau ou sous l’action d’enzymes. Il est également utilisé pour les nouveaux essais de stent biodégradable.
Le PLA peut-être obtenu à partir d'amidon de maïs, ce qui en fait la première alternative naturelle au polyéthylène (le terme de bioplastique est utilisé). En effet, l'acide polylactique est un produit résultant de la fermentation des sucres ou de l'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique. Dans un second temps, l'acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l'acide polylactique.
Ce procédé conduit à des polymères avec des masses molaires relativement basses. Afin de produire un acide polylactique avec des masses molaires plus élevées, l'acide polylactique produit par condensation de l'acide lactique est dépolymérisé, produisant du lactide, qui est à son tour polymérisé par ouverture de cycle.
Le PLA est donc l’un de ces polymères, dans lequel les longues molécules filiformes sont construites par la réaction d’un groupement acide et d’une molécule d’acide lactique sur le groupement hydroxyle d’une autre pour donner une jonction ester. Dans le corps, la réaction se fait en sens inverse et l’acide lactique ainsi libéré est incorporé dans le processus métabolique normal. On obtient un polymère plus résistant en utilisant l'acide glycolique, soit seul, soit combiné à l’acide lactique.
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Polysaccharides
Les polysaccharides (parfois appelés glycanes, polyosides, polyholosides ou glucides complexes) sont des polymères constitués de plusieurs oses liés entre eux par des liaisons osidiques.
Les polyosides les plus répandus du règne végétal sont la cellulose et l’amidon, tous deux polymères du glucose.
De nombreux exopolysaccharides (métabolites excrétés par des microbes, champignons, vers (mucus) du ver de terre) jouent un rôle majeur - à échelle moléculaire - dans la formation, qualité et conservation des sols, de l'humus, des agrégats formant les sols et de divers composés "argile-exopolysaccharide" et composites "organo-minéraux"(ex : xanthane, dextrane, le rhamsane, succinoglycanes...).
De nombreux polyosides sont utilisés comme des additifs alimentaires sous forme de fibre (inuline) ou de gomme naturelle.
Ce sont des polymères formés d'un certain nombre d'oses (ou monosaccharides) ayant pour formule générale : -[Cx(H2O)y)]n- (où y est généralement x - 1). On distingue deux catégories de polysaccharides : Les homopolysaccharides (ou homoglycanes) constitués du même monosaccharide : fructanes, glucanes, galactanes, mannanes ; les hétéropolysaccharides (ou hétéroglycanes) formés de différents monosaccharides : hémicelluloses.
Les constituants participant à la construction des polysaccharides peuvent être très divers : hexoses, pentoses, anhydrohexoses, éthers d'oses et esters sulfuriques.
Selon l'architecture de leur chaîne, les polysaccharides peuvent être : linéaires : cellulose ; ramifiés : gomme arabique, amylopectine, dextrane, hémicellulose et mixtes : amidon.
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Ressources renouvelables
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Soie d'araignée
Les fibres de soie sont formées de fibroïnes (protéines filamenteuses, appelées aussi spidroïnes2, composées de copolymères à blocs hydrophiles et hydrophobes) constituées à 25-30 % d'alanine et à 40% de glycine.
La soie d'araignée est un polymère dont la configuration moléculaire peut varier et rapidement s'adapter à la température et à l'humidité, ce qui fascine les chercheurs en biomimétique ou en robotique.
La soie d'araignée est notamment capable de « Supercontraction » (de 10 à 140 MPa de tension) quand elle s'humidifie (en plusieurs minutes quand l'hygrométrie dépasse 70 %), et plus rapidement quand elle est subitement mouillée. C'est ainsi que les toiles peuvent résister à la pluie, et au poids de la rosée voire accumuler plusieurs grammes d'eau sous forme de gouttes, à partir de la bruine par exemple. La thermostabilité varie aussi selon le degré de supercontraction
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Soie d'Eri
La soie Eri est filée par une chenille domestiquée en Inde, qui se nourrit surtout de feuilles de ricin. Sa soie ressemble à du coton, elle est d'une couleur naturellement blanc crème très clair.
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Soie de trichoptère
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Soie et constituants
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